Dimensionamento Servomotori + foglio di calcolo

[daniele86]

ciao a tutti

apro questo nuovo 3d in merito al dimensionamento dei servomotori che ho intenzione di montare sulla mia nuova CNC in fase di progettazione.
a breve nella apposita sezione posterò il progetto..

dunque... sono orientato su Hiwin, pertanto il foglio di calcolo è stato sviluppato in base ai parametri del costruttore.
Per passare da un costruttore all'altro basta aggiornare le tabelle di coppia e inerzia


se trovate delle boiate pazzesche vi sarei molto grato di farmelo notare

due cenni sulla corse e configurazione della cnc che sto progettando:

- Asse X: corsa 1100mm, n2 viti
- Asse Y: corsa 2000mm
- Asse Z: corsa 200mm
- struttura a ponte basso
- velocità richieste per il dimensionamento: 20m/min

ho strutturato il foglio di calcolo nel seguente modo:

1. si ipotizza il diametro e passo della vite
2. si ipotizza il rapporto di riduzione
3. si ipotizza il motore, quindi l'inerzia dello stesso per verificare il rapporto JL/JM
4. si inseriscono tutti i dati dimensionali della macchina e velocità/accelerazioni in gioco
5. si fanno le dovute verifiche trovando il giusto compromesso tra motore, riduzioni e vite


al momento ho solo un dubbio sul calcolo della coppia per l'asse Z... non so se bisogna aggiungere la forza di gravita' dovuta alla massa mossa dal motore

spero di fare cosa gradita ad allegare il foglio di calcolo.. nulla di eccezionale ma credo che per chi è alle prime armi come il sottoscritto
potrà essere un buon punto di partenza


esperti e non fatevi avanti che ho bisogno del vostro conforto per validare i conti che son venuti fuori!

ogni consiglio è sempre ben accetto!

grazie

ciao

[daniele86]

mi ero dimenticato l'allegato..

ciao

[cncinside]

mi spiace ma non posso aiutarti!! Troppo oltre per me...e per questo ti invidio.
Ingegnere vero?
Qualcosa mi dice che nn sei più solo un perito elettrotecnico come da presentazione!!
Ti toccherà aggiornare il profilo.
Ciao!!

[daniele86]

ciao cncinside,

grazie del complimento.. ma sempre perito

cerco di applicarmi.. sto per fare un bell'investimento su questa macchina quindi ci vado con i piedi di piombo sulla parte servo e controllo dato che è una bella fetta della spesa (30% se non di più)

ciao

[daniele86]

al momento ho solo un dubbio sul calcolo della coppia per l'asse Z... non so se bisogna aggiungere la forza di gravita' dovuta alla massa mossa dal motore

Ciao
Qualcuno mi aiuta?

[tomas]

Assolutamente si devi aggiungerla, perché quando vuoi accellerare L 'asse Z verso l'alto, la gravità c'è eccome.

[rangerone1]

Anche nella frenata in discesa aggiungerei

[daniele86]

Grazie per le risposte! Quindi nel calcolo della coppia oltre alla massa della zeta che sale e scende aggiungo la forza peso della zeta stessa. Ho capito bene? Mi riferisco alla Travelling torque (Tf), in particolare alla F da aggiungere nella formula.

Ps appena arrivo a casa riallego il foglio di calcolo modificato.. l ho impostato su un foglio unico anziché su due fogli.. inoltre ho formattato alcune celle in modo da diventare verdi (dato attensibile)o rosse (dato sicuramente errato)

Ciao

[daniele86]

ciao,
come promesso allego la revisione 1 del foglio di calcolo.. per chi dovesse essere interessato basta immettere i dati nelle celle arancioni. come dicevo prima sono riuscito a formattare alcune celle in modo che diventino automaticamente verdi se il dato inserito/calcolato è attendibile oppure rosse se il dato è sicuramente errato

purtroppo non sono un manico con l'xls... avrei voluto fare di più ma è sicuramente meglio che fare i conti a mano

[daniele86]

scusate.. nell'ultimo foglio di calcolo ho commesso un errore nella formula per calcolare la massa della vite... c'è un *1000 da eliminare.. altrimenti vi vengono fuori tonnellate anzichè kg

[daniele86]

ciao

dunque tirando le somme questo è il dimensionamento che mi è venuto fuori dal calcolo per ottenere le velocità di progetto (20m/min)
e spostare agevolmente le masse in gioco


asse X (massa da muovere 80kg):
doppia vite diametro 20 passo 20, servo da 400W "low inertia", rapporto di riduzione 1,5 (con il servo "middle inertia" potevo avere rapporto pari a 1.. il problema sono i tempi di consegna dato che pare essere un fouri stock.. oltre 10 settimane di consegna!)

asse Y (massa da muovere 25kg):
vite 25 passo 25, servo da 750W, rapporto di riduzione 1

asse Z (massa da muovere 15kg):
vite 16 passo 5, servo da 400W, rapporto di riduzione 1. andava bene anche quello da 200W ma costa uguale al 400W...



bene.. penso di poter fare l'acquisto con una certa confidenza ma ho un dubbio amletico riguardo al freno dell'asse Z, serve veramente secondo voi in base al peso e vite selezionata?

sulla mia attuale cnc la Z è di circa 10kg, la vite è la stessa ma non mi è mai capitato di vederla scendere per i fatti suoi... NB il motore è un passo passo e la vite è cinese...

qualcuno mi sa dare delle lucidazioni in merito?
chiedo anche perchè il servo con il freno costa esattamente 100 euro in più..

grazie
ciao

[tomas]

Se le viti e i pattini non sono precaricati avrai bassi attriti percui quando spegni è probabile che ti scenda giù tutto.
Se invece contrappesi la testa in modo da essere in "equilibrio" anche senza freno quando spegni lei rimane dove è.
Saluti

[daniele86]

capito,
grazie 1000

[skiver]

Ciao!
ho visto solo ora tutti i tuoi calcoli..bravo! È divertente no?
A me però era successo di perdermi nei numeri senza restare con i piedi per terra...non so se mi spiego..

Li ho fatti anche io all'epoca per la mia fresazza. Se leggi all'inizio del mio topic forse trovi qualche spunto.

E cmq sinceramente, nonostante tutti i calcoli fatti mi sono restati molti dubbi...sopratutto riguardo le inerzie delle masse in movimento rispetto al motore .

Il dato che mi interessava calcolare, era i N/m necessari a muovere i diversi assi. Ed ero rimasto sbalordito da quanto bassi erano i valori per quella.bestiona della mia cnc. Molto meno di quello che mi sarei aspettato! Sia come coppia di carico che come coppia di accelerazione.

Un altro dato che mi ha aiutato nel dimensionamento è stata la velocità critica delle viti...sia per scegliere le viti stesse che i motori che i rapporti di riduzione.

Il tutto calcolato con una forza sul mandrino di 250N che per quello che farò con la mia cnc è cmq un valore mooolto alto che quindi mi garantisce un buon margine.


Se poi vogliamo fare i precisini...renditi conto che questi sono tutti calcoli approssimativi...visto che nelle formule non si tiene conto di.una barcata di fattori che inficiano sicuramente il risultato. Vedi resistenze varie, rigidità della struttura, dei fissaggi, , il movimento che non è lineare.....

Cmq io mi sono divertito un sacco! Buon lavoro!

[daniele86]

ciao Skiver!

grazie.. eh si mi son divertito moltissimo

anche a me vengono valori di coppia irrisori rispetto alla massa in gioco.. o meglio mi sarei aspettato qualcosa di piu con una Z da 25 kg e un ponte da circa 90 kg..

mi sono basato molto sul rapporto inerzia carico / inerzia motore che per questo costruttore deve essere inferiore a 15 per avere delle performance decenti..

comunque nel foglio di calcolo ho anche aggiunto la parte per calcolare il size/passo della vite in base alla velocità richiesta..

diciamo che è stato didattico.. se non altro quando li potrò finalmente acquistare saprò +/- che vogliono dire tutte ste inerzie e coppie

ps mi sono un po ispirato alla tua macchina per certi versi... a breve posterò il progetto!!!